SiGeデバイスの高性能化

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555105
• 研究機関: 熊本電波工業高等専門学校
• 研究代表者: 徳山 順也 熊本電波工業高等専門学校, 電子工学科, 教授 (40044698)
• 研究分担者: 葉山 清輝 熊本電波工業高等専門学校, 情報通信工学科, 助手 (00238148) ; 大山 英典 熊本電波工業高等専門学校, 電子工学科, 助教授 (80152271)
• キーワード: 照射損傷 / SiGe / ヘテロデバイス / 電子線 / 陽子線 / 中性子線 / 粒子線 / カーボン

研究概要

SiGe系ヘテロデバイスは、高速かつ高周波数領域での動作や発光機能の可能性等の優れた特性を有し、次世代の半導体デバイスの一つとして期待されており、我々はSiGe系ヘテロデバイスの耐放射線性強化に関して研究を行っている。本年度は、照射線源として主にカーボン粒子線を選択し、これまで他の照射線源による成果と比較検討した結果以下のことが明らかになった。
1)放射線照射により、SiGeデバイスの電気的特性は劣化し、これはSiGeエピタキシャル層中の格子欠陥に関与している。2)Ge含有量の増加により損傷が減少する。この原因としては照射時における結晶格子中のGe原子へのエネルギー授受がSiへのそれより少ないことが考えられる。3)デバイス特性の劣化と照射線源との関連が照射による結晶原子のはじき出し原子数と非イオン化エネルギー損失の計算結果から明確に確認された。
Ge含有量の多いSiGeデバイスは耐放射線性に優れている。そこで、マグネトロンスパッタ法を用いてフォートダイオードの試作を試みた。成長条件は、基板温度:600℃、Arガス圧:5×10^<-2>Pa、RF電力:200W、スパッタレート:10nm/minであった。成長時間を10分間とし、1000ÅのSiGe層を成長させた。RHEEDによるSiGe層の分析から、エピタキシャル成長が確認された。作製したフォトダイオードの光学的特性は、SiGeデバイス特有の特性が観測された。本研究で提案したSiGeデバイスの作製方法は、装置が簡便かつ・低コストであると共に、SiとSiGeの組合せにより高効率を得ることが期待される。

研究成果

• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Degradation of SiGe devices by proton inadiation" proceeding of the 7th Intemational Symposium on Advanced Nuclear Energy Rescarch Recent Progress in Accelerator Beam Application,Takasaki. 234-238 (1996)
• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Degradation and recovery of proton irradiated Si_<1-x>Ge_x devices" IEEE Trans.on Nucl.and Sci.43. 3089-3096 (1996)
• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Lattice defects in Si_<1-x>Ge_x epitaxial diodes induced by 20-MeV alpharays" proceeding of the 19th Intemational Conference on Defects in Semiconductor,ICDS-19 Averio Portugal. 245 (1997)
• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Degradation of SiGe devices by proton inadiation" Radiat.Phys.Chem.50. 341-346 (1997)
• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Lattice defects in Si_<1-x>Ge_x devices by 20-MeV proton irradiation and their effects on device perfomance" proceeding of the 7th Intemational Autumn Meeting Gettering and Defects Engineerging in Semiconductor Technology,GADEST97,Spa Belgium. 239-244 (1997)
• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Radiation damage in Si_<1-x>Ge_x heteroepitaxial devices" proceeding of the Asia Pacific Symposium in Radio Chemistry,APSORC97,Kumamoto. 68 (1997)
• [文献書誌] 葉山清輝, 大山英典: "マグネトロンスパッタ法を用いたSiGeフォトダイオードの製作" 熊本電波工業高等専門学校研究紀要. 第24号. 1-5 (1997)
• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Lattice defects in Si_<1-x>Ge_x devices by20-MeV proton irradiation and their effects on device perfomance" Solid State Phenomena. 57-58. 239-244 (1998)
• [文献書誌] 葉山清輝 他: "スパッタ法を用いた効率的半導体デバイス実験の実現" 論文集「高専教育」. 第21号. (1998)
• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Lattice defects in Si_<1-x>Ge_x epitaxial diodes induced by 20-MeV alpha rays" Materials Science Forum. 258-263. 121-126 (1998)
• [文献書誌] H.Ohyama, et al.: "Impact of the Ge content on the radiation hardness of hetcro-junction diodcs in SiGe strained layers" to be presented at Materials Research Society's 1998 Spring Meeting,San Francisco,USA,April 13-17. 13-17 (1998)